Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Радиолокатор
Направление НПИ: 2. Исследование Земли и космоса
Секция КНТС: 3. Исследования Земли из космоса
Наименование эксперимента: Измерение дисперсии наклонов морского волнения, высоты значительного волнения и скорости приповерхностного ветра в канале вблизи надирного зондирования
Цель эксперимента:

Целью проведения КЭ «Радиолокатор» является разработка методов дистанционного зондирования Земли для получения новой информации о морском волнении и определения скорости ветра над поверхностью Мирового океана в канале вблизи надирного зондирования.

 

Описание эксперимента:

Основной целью КЭ является разработка методов дистанционного зондирования Земли для получения новой информации о морском волнении и определения скорости ветра над поверхностью Мирового океана в канале вблизи надирного зондирования. Для проведения эксперимента будет разработан и изготовлен перспективный радиолокатор (длина волны ?0,022 м) с веерной диаграммой направленности антенны (?1?х30?) на основе активной фазированной антенной решётки.

Основные научные задачи КЭ:

•?Тестирование в условиях космического полета макета перспективного радиолокатора, разрабатываемого для гидрометеорологической космической системы мониторинга Земли четвертого поколения (ОКР «Метеор-МП») с целью совершенствования его конструкции и оптимизации режимов работы

•?Отработка алгоритмов восстановления дисперсии двумерных наклонов крупномасштабного волнения в каждом элементе полосы обзора

•?Отработка алгоритмов восстановления высоты значительного волнения

•?Разработка новых алгоритмов восстановления скорости приповерхностного ветра в каждом элементе полосы обзора с учетом измеренной информации о волнении

•?Построение пространственных полей наклонов и скорости ветра в заданной полосе обзора радиолокатора для анализа трансформации волнения на течениях и на шельфе. Получение уникальных данных о волновом климате в Мировом океане.

•?Привлечение данных скаттерометра SeaWinds (канал наклонного зондирования) американского модуля для полномасштабной имитации схемы работы разрабатываемого в ОКР «Метеор-МП» скаттерометра. Отработка алгоритмов совместной обработки результатов вблизи надирного и наклонного зондирования.

•?Оценка точности алгоритмов путем сравнения с данными морских буев

Научная аппаратура КЭ «Радиолокатор» (НА «РЛ-022») предназначена для панорамных измерений обратного рассеяния СВЧ излучения водной поверхностью с помощью импульсного радиолокатора с веерной диаграммой направленности антенны на основе активной фазированной антенной решётки.

 

Новизна эксперимента:

В настоящее время нет космической радиолокационной системы, позволяющей непрерывно собирать информацию о крупномасштабном волнении в полосе обзора. Радиоальтиметры измеряют высоту значительного волнения только вдоль траектории полета с периодом повторения равным 10 суткам. Расстояние между последовательными витками составляет несколько сотен километров.

Дисперсию наклонов крупномасштабного волнения в направлении перпендикулярном направлению движения может измерять дождевой радиолокатор (PR), однако полную дисперсию наклонов он восстановить не может.

Спектр высот может быть измерен с помощью космического РСА, однако измерения над морской поверхностью являются эпизодическими и делаются в основном под заказ на платной основе.

Первый радиолокатор, способный обеспечить глобальные непрерывные измерения спектра высот морского волнения, будет установлен на французско-китайском спутнике CFOSAT, который будет запущен в 2015 году.

Таким образом, предлагаемый КЭ находится на мировом уровне. За счет оригинального технического решения российский радиолокатор конструктивно существенно проще, чем зарубежные аналоги. В то же время теоретические исследования, численное моделирование и эксперимент показали, что радиолокатор с веерной диаграммой направленности антенны при использовании двух режимов работы способен измерять высоту значительного волнения, дисперсию наклонов крупномасштабного волнения, направление распространения доминирующей системы волнения, определять скорость ветра и оценивать среднюю длину волны в спектр

Научная аппаратура:

Наименование научной аппаратуры – «РЛ-022».

НА «РЛ-022» является сканирующим радиолокатором СВЧ-диапазона (длина волны изучения ?0,0222 м) с веерной формой главного лепестка диаграммы направленности антенны (?1?х30?). Ориентация диаграммы направленности (ДН) выбрана такой, чтобы пятно облучения на поверхности Земли было вытянуто вдоль направления полета, при направлении зондирования вертикально вниз. Сканирование (управляемое изменение направления максимума ДН) должно осуществляться в плоскости, перпендикулярной направлению полёта, в пределах ±13° от направления в надир.

НА предназначена для дистанционного измерения высоты значительного волнения и дисперсии наклонов крупномасштабного волнения в заданной полосе обзора.

Измерение дисперсии наклонов крупномасштабного волнения в канале вблизи надирного зондирования выполняется путем измерения мощности отраженного радиолокационного сигнала от элементов разрешения на поверхности Земли (режим 1). В этом случае пространственная селекция элементов разрешения в направлении вдоль полёта производится по допплеровскому сдвигу частоты, а в перпендикулярном направлении – за счёт формы ДН. Информация, получаемая НА в режиме 1, должна состоять из отсчётов мощности сигнала, пропорциональных удельной эффективной площади рассеяния (УЭПР) поверхности.

Измерение высоты значительного волнения должно выполняться в канале вблизи надирного зондирования по переднему фронту отраженного импульса после процедуры сжатия (режим 2). Этот принцип измерения высоты волн используют космические радиоальтиметры. Пространственная селекция производится по дальности. Информация, получаемая НА в режиме 2, должна представлять собой отсчёты одномерного радиолокационного изображения поверхности (ОРЛИ) при зондировании в надир.

Объём научной и служебной информации, получаемой за один сеанс КЭ – до 40 Мб/сеанс при использовании штатных вариантов режимов зондирования и не более 250 Мбайт/сеанс при использовании тестовых вариантов режимов зондирования (при необходимости до 4 раз в месяц).

Ожидаемые результаты:

В ходе данного эксперимента будут исследованы возможности радиолокационной аппаратуры канала вблизи надирного исследования и решены следующие задачи:

•?проведено тестирование в космических условиях первого российского радиолокатора с АФАР, обеспечивающей сканирование веерной диаграммой направленности в направлении, перпендикулярном направлению полета. Полученная информация будет использована при разработке радиолокатора для перспективного российского скаттерометра океанографического КА КК «Метеор-МП»;

•?проведены измерения в режиме измерения высоты волнения и в режиме измерения дисперсии наклонов и отработаны процедуры записи, предварительной обработки и передачи данных;

•?проведены совместные измерения в канале наклонного зондирования (американский модуль) и вблизи надирного зондирования (российский модуль) и разработаны алгоритмы тематической обработки и совместного анализа радиолокационных данных.

В результате выполнения КЭ будут накоплены необходимые наборы данных, развиты модели и алгоритмы, отработаны методики проведения измерений, калибровки и валидации экспериментальных данных. Тематическая информация будет передаваться пользователям для разработки программ ассимиляции новых данных в метеорологические и океанологические модели. Информация является уникальной и будет востребована потребителями не только в России.

В результате проведения КЭ будет сокращено до минимума время от начала функционирования скаттерометра до поступления данных потребителям, а также проведено тестирование в космических условиях радиолокатора с АФАР.

 

Полученные результаты:

 

Сроки проведения: с 2016 по 2019 год
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: Федеральное государственное унитарное предприятие «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи» Федеральный научно-производственный центр (ФГУП «РНИИРС»)
Организации участники: Федеральное государственное унитарное предприятие «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи» Федеральный научно-производственный центр (ФГУП «РНИИРС»), Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН), Открытое акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Космические системы мониторинга, информационно-управляющие и электромеханические комплексы» имени А.Г. Иосифьяна» (ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ»)
Научный руководитель: Караев В. Ю., Институт прикладной физики РАН, с.н.с., к.ф.-м.н.
Публикации по эксперименту: 1. В.Караев, М.Каневский Г.Баландина Е.Мешков П.Челленор М.Срокосз, К.Гомменджинджер. Новые средства дистанционной диагностики океана: радиолокатор СВЧ-диапазона с ножевой диаграммой направленности антенны. Исследование Земли и Космоса, 2004, N2, 41-52

2. V.Karaev, M.B.Kanevsky, G.N.Balandina, P.Challenor, C.Gommenginger, M.Srokosz. The concept of a microwave radar with asymmetric knife-like beam for the remote sensing of Ocean Waves. J. Atmospheric and Oceanic Tehchnology, 2005, N11, 1809-1820

3. Vladimir Karaev, Mikhail Kanevsky, Eugeny Meshkov, Alexandr Kovalenko, The concept of the advanced space microwave radar for remote sensing of the ocean at small incidence angles, PORSEC 2010, 18-23 October 2010, National Taiwan Ocean University, Keelung, Taiwan, Proceedings, p.23

4. Караев В., Коваленко А. Панорамный радиолокационный способ определения параметров состояния приповерхностного слоя океана со спутника. патент на изобретение N 2449312, зарегистрировано 27/04/2012

5. В.Караев, М.Мешков. Измерение высоты значительного волнения в широкой полосе обзора радиолокатором с ножевой диаграммой направленности антенны. Исследование Земли из космоса, 2012, N 6, стр. 8-18

 

Последнее обновление: 16.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения